水是我们非常熟悉的一种物质,是人类宝贵的自然财富。水在自然界里分布很广,江、河、湖、海约占地球表面积的四分之三,地层里,大气中以及动物、植物的体内都含有大量的水。例如,人体含水约占体重的三分之二,鱼体含水达70~80%,某些水果、蔬菜含水更多。
没有水,人和动物、植物都不能生存。水对于农业和工业生产都有重要意义。人们要用大量的水来灌溉农田,利用水来溶解物质,加热或冷却物质,制造化肥、农药、塑料、合成纤维等多种工业产品。
我们每时每刻都离不开水,水是什么东西呢?十八世纪中叶,人们第一次认清了水的本来面目。
当时,英国有个化学家叫普利斯特利,他常给朋友们表演这样一个魔术:手拿一个“空”瓶子,在朋友面前晃几下,然后,他敏捷地把一支燃着的蜡烛移近瓶子。“啪”的一声巨响,把朋友们吓了一大跳。瓶口喷出长长的火舌,但立刻又熄灭了。
原来,这位化学家早已在瓶子里装满了氢气和空气。氢气和空气都没有颜色,所以瓶子看起来是空的。氢气有个特性,它与空气混合后一烧起来,就会发出巨大的声响,人们把这种现象叫做“爆鸣”。这种混合气体,在化学上叫做“爆鸣气”。
普利斯特利给朋友们表演了很多次这种魔术。后来他发现,变完魔术后的瓶壁上有不少水珠。这是为什么?开始他以为是因为瓶子本来就没有擦干。于是,他用干燥的氢气和干燥的瓶子,重新一次又一次进行耐心的试验。
实验证明,氢气在空气中燃烧,即与空气里的氧气发生反应,就变成了水。也就是说,水是由氢和氧两种元素组成的。科学家们继续研究证明,氢气燃烧而生成了水。在燃烧过程中,每两个氢原子和一个氧原子化合,生成一个水分子。
为了证实水是由氢和氧两种元素化合而成的,人们通常用电解的方法把水分解成氢气和氧气。
方法很简单:在一盆水里,加进少量硫酸(为了增强导电性),然后把干电池的两个电极上的铜丝,插进水中。我们可以看到,两个电极上都有气泡产生。
把从正级出来的气体收集在试管内,检验一下它的性质,它能使点燃的木条燃烧得更旺,证明它是氧气;把从负极出来的气体收集在试管内,用火一点,就有淡蓝色的火焰烧起来,证明它是氢气。
水经电流作用而分解为氢气和氧气的过程,叫做电解。
水是非常稳定的。氢和氧一经结合成水,就不肯轻易分开。即使把水加热到2000°C时,1000个水分子中,也只有18个分子被分解成氢和氧。